Транспорт электронов в биологических системах - Рубин А.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Приход первого электрона приводит к восстановлению Dn.s+1, приход второго — к восстановлению Dn.s+2 и т. д. Поэтому для вероятности того, что Di находится в окисленной форме, можно
Таким образом, в рассматриваемом случае кинетика окисления Dn.s+1,..., Dn индуцированного светом, имеет немонотонный характер — сначала происходит окисление [схема
(11.23)], а затем восстановление переносчиков [схема (11.26)] (рис. 55). Вместе с тем кинетика восстановления А\ . . . , As монотонна (рис. 55).
Б. Пусть kd»k > т и, кроме того, число переносчиков электронов на акцепторной стороне больше, чем на донорной (n<s). В этом случае схема переноса электронов после включения света будет иметь вид (см. также рис. 54)
(11.26)
(11.27)
...->(0 s)-^»(l s).
+
I
I
Рис. 55. Теоретические кривые кинетики восстановленности и окислен-ности переносчиков электронов, находящихся на донорной и акцепторной сторонах ФРЦ, при включении (t) и выключении (i) действующего света
Поскольку ко » к, то на временной шкале Ико < t < (n-s)/ko можно пренебречь переходами с константой скорости к. Тогда поведение переносчиков описывается схемой (11.23), в которой n—s. Поэтому для этой временной шкалы справедливы выражения, совпадающие с выражениями (11.24), (11.25):
P(D}) = e~kQt(l + k0t +... + (k0tf~l /(n - /)), I = 1,2,n, (11.30)
P(Ar) = e 0 1 + k0t +... + (k0t) /{s - r) , r = s - n +1,..., s. (11.31)
Эти формулы показывают, что изменение восстановленности (окисленности) переносчиков электронов сразу после включения света носит 5-образный характер. Полученные формулы описывают редокс-превращения только As_n+\, ..., As, поскольку редокс-превращения А], ..., As.n происходят с константой скорости к и могут не учитываться на рассматриваемой временной шкале. Так как ко> к, то на временной шкале 1 /к < t можно исключить маловероятные состояния с константой выхода ко и записать процесс, реализующийся после перехода к состоянию (0 п) в виде (см. также рис. 54):
(О и)Д(0 п + 1)Д...Д(0,у)Д(1.у)Д... Д(и s) (11.32)
Эта схема показывает, что на временной шкале 1 /к < t ФРЦ с константами скорости к переходит в состоянии со все большим числом электронов в акцепторной части:
(О и)Д(0и + 1)Д...Д(0.у) (11.33)
Лишь после заполнения акцепторов станет невозможным перенос электронов и начнется восстановление переносчиков
электронов донорной стороны ФРЦ:
(0,у)Д(1.у)Д...Д(и.у) (11.34)
Следовательно, на рассматриваемых временах редокс-превраще-ния Ai,..., As и D\,..., Dn обусловлены пуассоновским потоком поступления электронов в донорную часть ФРЦ и определяются
Р(А®) - e-fe(l + kt +... + {kty~n~r /{s - n - r)l), r -1,2,..., s -n, (11.35) Р{о}) = е~ш^ + 1а + ... + {1аУ~п+1~1/(s-n + l-\)\), I = 1,2,n. (11.36) Таким образом, при включении света наблюдается монотонное увеличение восстановленности переносчиков А\,..., As [формулы (11.31), (11.35)] и немонотонное изменение во времени восстановленности переносчиков электронов D\,..., Dn [формулы (11.30), (11.36)]. Причем, если окисление переносчиков D\,..., Dn обусловлено в основном световой константой скорости, то последующее их восстановление целиком обусловлено поступлением электронов от внешнего донора и определяется величиной константы скорости к. Отличие случаев n>s и s>n состоит в том, что при s>n кинетика переносчиков D\,..., Dn характеризуется временной задержкой восстановления (рис. 55).
Эта задержка тем больше, чем больше емкость акцепторной части ФРЦ по сравнению с емкостью донорной части.
В рассмотренном нами приближении предполагалось, что константа скорости оттока электронов из реакционного центра равна нулю. Это привело к тому, что стационарная окисленность (восстановленность) переносчиков D\,..., Dn (Ai,..., As) близка к нулю (единице). В общем случае (тФ0) величина стационарной окисленности (восстановленности) отлична от нуля (единицы) тем больше, чем дальше переносчик электронов находится от световой стадии.
Благодаря симметрии в переносе электронов в акцепторной и дырок в донорной частях ФРЦ, рассмотрение случая т>к аналогично выше — проведенному анализу. Таким образом, если к> т, то при включении света происходит 5-образное восстановление переносчиков электронов на акцепторной стороне ФРЦ и немонотонное окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной сто-
роне ФРЦ, если же т>к, то при включении света происходит 5-образное окисление переносчиков электронов, находящихся на донорной стороне, и немонотонное восстановление переносчиков электронов, находящихся на акцепторной стороне ФРЦ (рис. 55).
Заключение
В настоящей главе и гл. 9, 10 рассмотрена обобщенная кинетическая модель переноса электронов в комплексе ФРЦ фототрофных бактерий и высших растений.
Особенностью этой модели является учет иерархии величин констант скорости и энергетического профиля переноса электронов в ФРЦ. Перечислим важнейшие особенности переходных процессов в ФРЦ при включении и выключении постоянного света, обнаруженные при анализе этой модели.
